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    燃油燃氣鍋爐燃燒特點

    作者: 人氣:發表時間:2021-06-10 22:09:48

    燃油燃氣鍋爐不同于燃煤鍋爐,它需要使用燃燒器將燃料噴入鍋爐爐膛,采用火室燃燒而無須使用爐排設施。由于燃油燃氣鍋爐燃燒后均不產生燃料灰渣,故燃油燃氣鍋爐無須排渣設施。噴入爐內的油氣如果與空氣在一定范圍內混合或熄滅,就容易爆炸。因此燃油燃氣鍋爐均需采用自動化的燃燒與控制系統。燃油燃氣鍋爐結構緊湊,小型的鍋爐本體及其通風、給水、控制與輔助設備均設置在一個底盤上,大中型的也可組裝出廠。

    現將燃油燃氣鍋爐的主要受壓元件與連接方式分述如下:

    1、火管鍋爐的主要受壓元件:鍋殼、管板、爐膽、煙管;

    2、水管鍋爐的主要受壓元件:鍋筒(汽包)、水冷壁、鍋爐管束、蛇形管、集箱;

    3、燃油燃氣鍋爐的主要受壓元件的連接方式:主要為焊接,部分也可脹接。

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    一、燃油的燃燒特點

        燃油是一種液體燃料,它的沸點總是低于著火點,所以燃油的燃燒總是在氣態下進行的。燃油經霧化后的油粒噴進爐膛以后,被爐內高溫煙氣所加熱,進行氣化,氣化后的油氣和周圍空氣中的氧相遇,形成火焰。燃燒產生的熱量有一部分傳給油粒,使油粒不斷氣化和燃燒,直到燃燼。油粒直徑越小,油粒的燃燒愈快。同樣,油粒燃燒所需的氧能及時地供給,油粒的燃燒也愈快。因此要強化油的燃燒必須做到以下幾點:

    1、提高霧化質量,減小油粒直徑;

    2、增大空氣與油粒的相對速度;

    3、合理配風。

    二、燃氣的燃燒特點

        燃用發熱量高的燃氣,空氣用量大,要使燃氣能充分燃燒,需要大量的空氣與之混合。燃氣的燃燒過程沒有燃油的霧化過程與氣化過程。燃氣與空氣的混合方式,對燃燒的強度、火焰長度和火焰溫度都有很大的影響。根據混合方式不同,燃氣的燃燒方法可分為三種:

    1、擴散燃燒

        此種燃燒方法即不預先混合,而是在燃氣噴嘴口相互擴散,并燃燒。其優點燃燒穩定,燃具結構簡單,但火焰較長,易產生不完全燃燒,使受熱面積碳化。

    2、預混部分空氣燃燒

       此種燃燒方式即燃燒前預先將一部分空氣與燃氣混合(一次空氣過剩系數在0.2-0.8之間),然后進行燃燒。其優點是燃燒火焰清晰,燃燒強化,熱效率高。但燃燒不穩定,對一次空氣的控制及燃燒成分要求較高。燃氣燃燒器一般多用此種燃燒方式。

    3、無焰燃燒

        此種燃燒方式即燃氣所需空氣在燃燒之前已與燃氣均勻混合。一次空氣過剩系數等于燃料完全燃燒時的空氣過剩系數,在燃燒過程中不需要從周圍空氣中取得氧氣。當燃氣與空氣混合物達到燃燒區后能在瞬間燃燒完畢。

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    三、燃燒器

        燃油氣鍋爐的燃燒器是鍋爐的關鍵部件,其選型與鍋爐是否適配、燃燒的控制與調節非常重要,這部分的內容在以后的專題中將要著重講解。

    燃油燃氣鍋爐結構特點及類型

    四、燃油燃氣鍋爐類型

    1、臥式內燃火管鍋爐

    (1)定義

        鍋殼縱向軸平等于地面且燃燒室包含在本體里面的火管鍋爐稱臥式內燃火管鍋爐。

    (2)臥式內燃火管鍋爐的特點

        爐膽是該類型鍋爐的燃燒室。燃燒器噴嘴置于爐膽前部,燃燒產生的高溫煙氣延伸到后部,離開爐膽后折返空間(回燃室),近返后進入第二回程(煙管),如折返一次則稱二回程[2],如折返二次則稱三回程鍋爐,以此類推,一般折返次數不超過四次,最常見的是三回程鍋爐。此類型鍋爐根據爐膽后部煙氣折返空間的結構型式可分為干背式鍋爐和全濕背式鍋爐(干背式鍋爐和全濕背式鍋爐的結構簡圖見《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》第17頁圖4-1)。干背式鍋爐的煙氣折返空間是由耐火材料轉圍成的;全濕背式鍋爐的煙氣折返空間是由浸在水中的回燃室組成的。另外有一種中心回燃鍋爐:即爐膽后壁密封在鍋殼里面,煙氣碰到后由爐膽四周內壁折回前部。此類鍋爐也可視為全濕背式鍋爐。干背式鍋爐雖然結構簡單,但爐膽后部的耐火材料容易損壞,且后管板經常受到高溫煙氣的直接沖刷,溫差較大,所以干背式鍋爐屬于淘汰型,目前基本上很少有廠家生產;全濕背式鍋爐雖然結構復雜一點,但避免了折返空間的煙氣密封問題,更適合于微正壓燃燒,所以目前大多數廠家的此種類型的鍋爐均為全濕背式。

    (3)臥式內燃火管鍋爐的技術限制

        臥式內燃火管鍋爐的鍋殼和爐膽都是圓筒形元件,為保證安全運行,它們都必須有足夠的強度和鋼度。由于圓筒形元件的壁厚與筒體直徑和壓力的乘積成正比,所以無論鍋殼或是爐膽,直徑的增大和壓力的提高,都意味著壁厚的增加。通過技術經濟比較,若鍋殼直徑太大,其制造成本會超過同等容量和壓力的水管鍋爐,是不經濟的;對于爐膽,若壁厚超過21-22mm,則將導致熱應力過大,危及鍋爐運行安全。因此,燃油燃氣臥式內燃火管鍋爐的工作壓力一般都不超過2.0MPa;鍋爐的出力,單爐膽鍋爐一般不超過15t/h;雙爐膽鍋爐一般不超過30t/h。

    2、水管鍋爐

        當鍋爐容量≥30 t/h時,水管鍋爐的各項指標明顯優于火管鍋爐,唯一需要注意的是燃油氣的燃燒特性要求微正壓通風,所以對爐墻的強度和密封要求都很高。水管鍋爐的主要型式有D型、A型和O型。三種型式的共同特點是:臥式布置,燃燒器水平安裝,操作檢修方便,寬高度尺寸較小,長度伸縮性較大,適合于鍋筒系列化生產。其中D型鍋爐是雙鍋筒縱置式,右(左)側為水冷壁,左(右)是上鍋筒之間的對流管束,根據需要可布置過熱器或省煤器;O型也是雙鍋筒縱置式,上鍋筒長,下鍋筒短,前部爐膛兩側的水冷壁管在下部彎向對方并與其下集箱相連,燃燒器前部布置;A型單鍋筒縱置式,爐膛和對流管束均由上鍋筒和兩側下集箱之間的管子構成,前部布置燃燒器,本鍋爐尾部可設過濾器。

    3、小型立式鍋爐

        鍋殼縱向軸線垂直于地面的鍋爐為立式鍋爐。其燃燒器一般布置在爐頂。中心是一個爐膽,煙氣在爐底折返向上流動,沖刷翹片管形成的夾套中被加熱,在上部分離出蒸汽;燃燒器也可布置在下部側面,在爐膽中燃燒后向上沖刷煙管,水在煙管外鍋殼里被加熱。

    五、燃油燃氣鍋爐的選擇原則

        燃油燃氣鍋爐的選型除按技術與經濟相結合的原則來考慮外,還應綜合考慮業主的意圖,并結合環保、消防、勞動部門的意見,以安全、環保為主。下面列出幾條需注意的選用原則:

    1、應自動化運行,安全有保障,有可靠的自控和保護裝置。

    2、選擇信譽好,售后服務好的鍋爐產品廠家。

    3、鍋爐性能需與用戶用熱用汽特性一致,適應性好。用戶負荷有較大變化時,敏感性要高,追蹤性要快,壓力要穩定。

    4、視鍋爐布置位置及要求,選擇立式或臥式鍋爐。

    5、視用戶供汽時間要求,可選擇快速鍋爐,一般在3-5分鐘可體供汽。

    6、要求用戶提供負荷曲線,以便核實所選鍋爐的出力和性能。

    六、燃油燃氣鍋爐的發展趨勢

        隨著我國改革開放的不斷深化,全國各地經濟建設的迅速發展,城市高層民用建筑的快速崛起,國家對環保工作提出更高要求,油氣資源的大力開發,燃油燃氣鍋爐應用逐年上升。綜觀最近幾年燃油燃氣鍋爐的發展炮,我們可以總結出未來的發展趨勢如下:

    1、鍋爐的高效率。

    2、結構簡單。

    3、使用簡易配套的輔機。

    4、全智能化自動控制并配有多級保護系統。

    5、配備燃燒器(送風機)和煙道消音系統,降低鍋爐運行的噪音。

    6、應裝備自動加藥裝置,水處理裝置。

    7、配備其它監測和限制裝置,至少應保證鍋爐24小時無監督安全運。


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